Quase cinco bilhões de anos atrás, os gigantescos planetas gasosos Júpiter e Saturno se formaram, aparentemente de maneiras radicalmente diferentes.
É o que diz um cientista do Laboratório Nacional Los Alamos da Universidade da Califórnia, que criou modelos de computador exaustivos com base em experimentos em que o elemento hidrogênio ficou chocado com pressões quase tão grandes quanto as encontradas dentro dos dois planetas.
Trabalhando com um colega francês, Didier Saumon, da Divisão de Física Aplicada de Los Alamos, criou modelos que estabelecem que os elementos pesados estão concentrados no núcleo maciço de Saturno, enquanto esses mesmos elementos são misturados em Júpiter, com muito pouco ou nenhum núcleo central. O estudo, publicado no Astrophysical Journal desta semana, mostrou que elementos refratários como ferro, silício, carbono, nitrogênio e oxigênio estão concentrados no núcleo de Saturno, mas são difundidos em Júpiter, levando a uma hipótese de que eles foram formados por diferentes processos.
Saumon coletou dados de várias experiências recentes de compressão de choque que mostraram como o hidrogênio se comporta a pressões um milhão de vezes maiores que a pressão atmosférica, aproximando-se dos presentes nos gigantes gasosos. Essas experiências - realizadas nos últimos anos em laboratórios nacionais dos EUA e na Rússia - permitiram, pela primeira vez, medições precisas da chamada equação de estado de fluidos simples, como o hidrogênio, dentro da alta pressão e alta densidade. reino onde a ionização ocorre para o deutério, o isótopo feito de um átomo de hidrogênio com um nêutron adicional.
Trabalhando com T. Guillot, do Observatório da Côte d'Azur, na França, Saumon desenvolveu cerca de 50.000 modelos diferentes das estruturas internas dos dois planetas gasosos gigantes que incluíam todas as variações possíveis permitidas por observações astrofísicas e experimentos de laboratório.
"Alguns dados de sondas planetárias anteriores nos deram informações indiretas sobre o que ocorre dentro de Saturno e Júpiter, e agora esperamos aprender mais com a missão da Cassini que acabou de chegar à órbita de Saturno", disse Saumon. "Selecionamos apenas os modelos de computador que se encaixam nas observações planetárias."
Júpiter, Saturno e os outros planetas gigantes são compostos de gases, como o Sol: são cerca de 70% de hidrogênio em massa, com o restante em sua maioria hélio e pequenas quantidades de elementos mais pesados. Portanto, suas estruturas interiores eram difíceis de calcular porque a equação de estado do hidrogênio a altas pressões não era bem compreendida.
Saumon e Guillot restringiram seus modelos de computador com dados dos experimentos de deutério, reduzindo assim as incertezas anteriores para a equação do estado de hidrogênio, que é o ingrediente central necessário para melhorar os modelos das estruturas dos planetas e como eles se formaram.
"Tentamos incluir todas as variações possíveis que pudessem ser permitidas pelos dados experimentais sobre a compressão de choque do deutério", explicou Saumon.
Ao estimar a quantidade total de elementos pesados e sua distribuição dentro de Júpiter e Saturno, os modelos fornecem uma imagem melhor de como os planetas se formaram através da acumulação de hidrogênio, hélio e elementos sólidos da nebulosa que girava em torno do sol bilhões de anos atrás .
"Houve um consenso geral de que os núcleos de Saturno e Júpiter são diferentes", disse Saumon. "O que há de novo aqui é como esses modelos são exaustivos. Conseguimos eliminar ou quantificar muitas das incertezas, por isso temos uma confiança muito melhor na faixa dentro da qual os dados reais cairão para o hidrogênio e, portanto, para os metais refratários e outros elementos.
"Embora não possamos dizer que nossos modelos são precisos, sabemos muito bem quão imprecisos eles são", acrescentou.
Esses resultados dos modelos ajudarão a orientar as medidas a serem tomadas pela Cassini e futuras sondas espaciais interplanetárias propostas para Júpiter.
O Los Alamos National Laboratory é operado pela Universidade da Califórnia para a Administração Nacional de Segurança Nuclear (NNSA) do Departamento de Energia dos EUA e trabalha em parceria com os laboratórios nacionais Sandia e Lawrence Livermore da NNSA para apoiar a NNSA em sua missão.
Los Alamos desenvolve e aplica ciência e tecnologia para garantir a segurança e a confiabilidade do dissuasor nuclear dos EUA; reduzir a ameaça de armas de destruição em massa, proliferação e terrorismo; e resolver problemas nacionais em defesa, energia, meio ambiente e infraestrutura.
Fonte original: Los Alamos News Release
